TWI434527B - 空中測試 - Google Patents
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Description
本發明關於一種裝置在一消聲室內的空中測試。
當一射頻信號從一發射器傳送給一接收器時,該信號沿著一或多個具有不同抵達角、信號延遲及功率的路徑用一無線電頻道傳播,這導致接收信號之不同持續時間及強度的減弱。此外,由其他發射器造成的雜訊和干擾與該無線電連接發生干擾。
發射器和接收器可利用一模擬真實環境的無線電頻道模擬器測試。在一數位式無線電頻道模擬器中,通常利用一FIR濾波器(有限脈衝響應濾波器)型塑一頻道,這藉由利用頻道係數(亦即抽頭係數)加權被不同延遲量延遲之該信號並加總經加權的信號分量而在該頻道模型與一外加信號之間產生捲積。該等頻道係數是時間函數以對應於一真實信號之瞬時行為。一傳統無線電頻道模擬器測試係經由一導電連接進行致使一發射器與一接收器經由一電纜耦接在一起。
無線電系統之一用戶終端與一基地台之間的通信可利用一OTA(空中)測試法測試,其中一真實用戶終端在一消聲室內被一模擬器之複數個天線包圍。可耦接於一基地台或充當一基地台的該模擬器依據一頻道模型模擬該用戶終端與該基地台間之路徑。在測試中,路徑的方向係取決於天線之方向,因此路徑之方向受到限制且需要一種更好的OTA測試解決方案。
本發明之一目的係提出一種改良方法。依據本發明之一觀點,提出一種透過一模擬器之一模擬無線電頻道與一受測電子裝置通信的方法。該方法包括最佳化一理論空間交互關聯性與利用天線元件獲得之一
空間關聯性的價值函數以判斷該等天線元件之權重;且基於所得權重,在一消聲室內利用耦接於一模擬器的複數個天線元件之至少二個天線元件形成一模擬無線電頻道之至少一路徑之一信號之一光束。
依據本發明之另一觀點,提出一種透過一模擬器之一模擬無線電頻道與一受測電子裝置通信的方法。該方法包括最佳化一理論空間交互關聯性與利用天線元件獲得之一空間關聯性的價值函數以判斷該等天線元件之權重;且基於所得權重,在一消聲室內利用耦接於一模擬器的複數個天線元件之至少二個天線元件形成一模擬無線電頻道之至少一路徑之一信號之一光束,該至少二個天線元件以一已知方式偏振該光束。
依據本發明之另一觀點,提出一種用於透過一模擬器之一模擬無線電頻道與一受測電子裝置通信的測試系統。該測試系統經構形為最佳化一理論空間交互關聯性與利用天線元件獲得之一空間關聯性的價值函數以判斷該等天線元件之權重;且基於所得權重,在一消聲室內利用耦接於一模擬器的複數個天線元件之至少二個天線元件形成一模擬無線電頻道之至少一路徑之一信號之一光束。
依據本發明之另一觀點,提出一種用於透過一模擬器之一模擬無線電頻道與一受測電子裝置通信的測試系統。該測試系統經構形為最佳化一理論空間交互關聯性與利用天線元件獲得之一空間關聯性的價值函數以判斷該等天線元件之權重;且基於所得權重,在一消聲室內利用耦接於一模擬器的複數個天線元件之至少二個天線元件形成一模擬無線電頻道之至少一路徑之一信號之一光束,該至少二個天線元件經構形為以一已知方式偏振該光束。
本發明提供許多優點。空間關聯特性及/或偏振特性可被納入天線元件之權重的考量中。
100‧‧‧發射器
102、114‧‧‧天線
104、106、108、110、116、118、120、122、402、404、406、408、410、412、414、416、6002、6004、6006、6008、6010、2202、2204、2206、2208 2210、2212、2214、2216‧‧‧天線元件
112‧‧‧接收器
124‧‧‧傳輸光束
126、128、1500、1502、1504、1506、1508、1510‧‧‧叢集
1260、1262、1264、1280、1282、1284‧‧‧作用區
130、200、202、204、206、208、300、302、304、306、308、500、700‧‧‧光束
400‧‧‧電子裝置
418、812、912‧‧‧模擬器
600、602、604、606、608、610、612、614‧‧‧天線元件群
620‧‧‧切換網路
622‧‧‧光束控制器
800、802、900、902‧‧‧傳輸天線元件
804、806、904、906‧‧‧接收天線元件
808、810、908、910‧‧‧延遲抽頭
814、816、818、820、914、916、918、920‧‧‧延遲元件
922‧‧‧消聲室
1000‧‧‧線
1100‧‧‧曲線
1102、1104、1302、1304、1306、1308、1310‧‧‧權重
1200、1400、1402‧‧‧空間關聯性
1300、1800、2000、2100、2102‧‧‧PAS
1700、1702、1900、1902‧‧‧參考數字
1802、2002‧‧‧圓圈
2300、2400‧‧‧最佳化
2302、2402‧‧‧成型
以下參照實施例及隨附圖式更詳細地說明本發明,圖式中:第1圖例示一無線電信號的傳播;
第2圖例示接收光束之一功率方位角譜;第3圖例示傳輸光束之一功率方位角譜;第4圖示出一OTA測試室中之測量組態;第5圖示出一欲由天線元件型塑之光束;第6圖示出一群天線元件及相關天線群切換網路;第7圖示出一被天線元件群包圍的DUT;第8圖呈現一MIMO組態中之天線的控制延遲;第9圖呈現一OTA室中之天線的控制延遲;第10圖呈現一OTA室中之一AoA;第11圖呈現第10圖天線元件之天線加權;第12圖呈現三個天線元件之空間關聯性;第13圖呈現天線元件之權重及合成PAS;第14圖呈現一理論關聯性及理想空間關聯性;第15圖呈現六個叢集之一PDP;第16圖呈現八個頻道之一延遲抽頭映射;第17圖呈現一DUT空間解析度窄於天線元件之間距的情況;第18圖呈現第17圖情況中之一PAS;第19圖呈現一DUT空間解析度寬於天線元件之間距的情況;第20圖呈現第19圖情況中之一PAS;第21圖呈現三個和五個天線元件之一PAS;第22圖呈現偏振天線元件;第23圖示出最佳化一LP-norm之一方法的流程圖;且
第24圖示出利用偏振天線元件最佳化一LP-norm之一方法的流程圖。
較佳實施例詳細說明
可在OTA中形成頻道脈衝響應及天線元件之一最佳化,藉此有可能為一DUT獲得一準確關聯性、一抵達角及偏振特質。
第1圖例示一無線電信號在一發射器與一接收器之間的傳播。發射器100可包括至少一天線元件104至110之一天線102。該天線舉例來說可為ULA(均勻線性陣列)天線,其中天線元件之間的間距恆定,例如是無線電信號之波長的一半。在此實例中,發射器100可為一無線電系統之一基地台。對應地,接收器112可包括至少一天線元件116至122之一天線114。在此實例中,接收器112可為一無線電系統之一用戶終端。當發射器100發射一無線電信號時,一傳輸光束124可被導向一角ψ1且其展開角可為δψ,其可為,其中x是一大於零的實數,且是角ψ1之標準差。該傳輸光束124可撞擊至少一反射且/或散射輻射的叢集126、128。每一叢集126、128可有多個作用區1260至1264、1280至1286,此等作用區在叢集126、128內顯著地反射且/或散射。一叢集126、128可為固定或移動,且叢集126、128可為一天然或人造物譬如建築物、火車、山等。該等作用區可為一物體上之一些較細微結構特徵。
經反射及/或散射的光束可被導往接收器112之天線114。天線114可有一接收角φ1且其展開角可為δφ,其可為,其中y是一大於零的實數,且是角φ1之標準差。然後可接收到從一叢集126反射且/或散射的光束130。相似地,天線114亦可有一來自一接收角φ2的光束且其展開角可為δφ2。從一發射器100經由至少一叢集126、128到一接收器112的傳播對於一信號造成相對於沿一視線直行之信號的附加延遲。
無線電頻道中之叢集126、128係負責造成多路徑傳播。可為大約一個路徑和一個叢集126、128具有對應性,致使一個接收路徑係來自一個叢集。因此,無線電頻道可用叢集功率、延遲、標稱AoA(抵達角)及AoD(離開角)、及在抵達端和離開端兩處之叢集展開角描述。此外,需
要接收器及發射器天線陣列上的資訊。該資訊可包含天線陣列幾何形狀及天線場型(光束)之參數值。又,可能也需要用戶終端速度向量及/或叢集都普勒(Doppler)頻率分量。
表1呈現在一都市環境中一無線電頻道之一叢集延遲線模型之一實例。叢集1和3有三個具有不同延遲和功率的作用區。
可假設對於所有叢集而言ASD(離開展開角)係恆定,在此實例中ASD=2°。對應地,可假設對於所有叢集而言ASA(抵達展開角)係恆定,在此實例中ASA=15°。此外,亦可假設對於所有叢集而言XPR(交叉偏振功率比)係恆定,在此實例中XPR=7dB。以上假設亦可為不同叢集具有不同的值。
無線電頻道之脈衝響應估計H u,s,n (t,τ)可以數學式表示如下:
其中F tx,s 是一傳輸天線場型(亦即傳輸光束),F tx,u 是一接收天線場型(亦即接收光束),d s 是一ULA傳輸天線中之天線元件之間的距離,d u 是一ULA接收天線中之天線元件之間的距離,k是一波數(k=2π/λ 0,其中λ 0是無線電信號之波長),P n 意指一叢集功率,M意指一叢集中之作用區數量,m是一作用區之指數,n是一叢集之指數,Φ n,m 是一散射器n、m之等相項,υ n,m 是一具有指數n、m之作用區之都普勒頻率,且τ是延遲。
具有指數n、m之作用區之都普勒頻率可被表示為:
其中是一速度向量且是一作用區與接收器間之相對速率。
當接收器天線假設係全向的,等式(1)中之脈衝響應估計可被簡化成下式
頻道模型如SCM、SCME、WINNER及IMT-Advanced為包括雙向叢集的幾何模型。發射器及接收器端上之功率方位角譜就像第2圖和第3圖之實例。儘管頻道係數之產生係藉由加總等式(1)中之射線(離散方向)的方式進行,叢集可由前述參數定義。換句話說,鏡面散射器不是模型之重要部件,其僅為產生頻道係數的工具。
包括都普勒和可能BS天線關聯性以及頻道功率延遲分佈的減弱被包含在頻道係數中。
僅有DUT天線關聯性及其他DUT天線效應在OTA室中之真實無線電傳輸被省略。
都普勒頻率υ n,m 可為基於AoA角判斷。結果是一具備向量係數H n (t,t)的離散脈衝響應。H n (t,t)之維數為1×S,其中S是BS天線之數量。此步驟可由一幾何頻道模型譬如NEWCOM模型之一Matlab應用方式完成。
叢集n之映射可取決於叢集標稱方向及叢集展開角被施行於正確模擬器頻道和OTA天線。
由二個OTA天線獲得之叢集抵達展開角的近似值可能是一不精確的來源。特別是在稀疏OTA天線佈局及窄叢集的情況,亦即△θ>>AoA展開角。DUT端之叢集展開角值舉例來說在SCM為35°,在WINNER為3°至22°,在IMT-Advanced為3°至22°,且在TGn為14°至55°,視所型塑情況而定。
可能有必要將單一叢集分割成至少二個OTA天線以便產生可能DUT天線間之去關聯性。若信號僅從單一個OTA天線送出,情況等同於在DUT沒有展開角及完整關聯性的鏡面反射。
第2圖例示來自五個叢集之接收光束之功率方位角譜。在第2圖中,x軸是單位為度的角,且y軸是單位為分貝的功率。五個光束200、202、204、206及208係以不同抵達角接收。光束200、202、204、206及208可為在不同時間接收,亦即其中之至少一者可具有不同於其他光束的延遲。
第3圖示出送往依據第2圖實例之相同五個叢集的傳輸光束之功率方位角譜。在第3圖中,x軸是單位為度的角,且y軸是單位為分貝的功率。五個光束300、302、304、306及308係以僅有些微差異的離開角發射,因為反射及/或散射叢集僅有些微角度分散。
第4圖呈現一OTA測試室。一DUT 400處於該室中央且天線元件402、404、406、408、410、412、414及416呈一圓圈以一致間距(例如8個元件係間隔45°)圍繞該DUT 400。今用θ k (其中k是1、...、K)表示K個OTA天線之方向且用△θ表示角域中之天線間距。該等天線每一者連接到單一個模擬器輸出埠。若考慮單一個天線元件,模擬器組態為
1×8 SIMO,具備二個天線元件則為2×8 MIMO,依此類推。
假設MS(DUT)天線特性為未知。此資訊不可用於OTA之型塑。
該測試室可為一消聲室。一DUT 400譬如用戶終端可被天線元件402、404、406、408、410、412、414及416包圍,該等天線元件可耦接於一模擬器418,該模擬器舉例來說可為EB(Elektrobit)Propsim® C8。模擬器418可包括一處理器、一記憶體及一適當電腦程式。在此實例中,在一圓圈中有八個天線元件以45°等角分隔。整體而言,可有至少二個天線元件402至416且它們可以一分隔角△θ彼此分隔。當有至少三個天線元件402至416時,分隔角△θ可為相同或者任兩個相繼天線元件402至416之分隔角係不同。天線元件402至416可在離DUT 400相同或不同距離之處,且天線元件402至416可為僅被放在一扇形區中而非全角度或全立體角。DUT 400亦可為在天線中具有一或多個元件。
空中與DUT 400通信能夠以一可在測試中自由地包含路徑方向的方式測試天線設計、偏振及位置效應。這是在模擬器418與DUT 400之間使用一電纜連接所不及。
模擬器418具有一用於測試的頻道模型。該頻道模型可由進行測試之人選擇。此外,可以一期望方式及期望範圍將干擾和雜訊輸入至測試。所用頻道模型可為一基於得自一真實無線電系統之已記錄頻道的播放模型,或者其可為一人造模型,或者其可為一播放模型與一人造模型之組合。
今假設模擬器418耦接於一無線電系統之基地台或當作基地台,且天線元件402至416向當作無線電系統之一接收用戶終端的DUT400傳送。可假設DUT天線特徵為未知且在以下實例中可忽視此資訊。OTA天線元件402至416可假設為處於對DUT成角θ k 之方向,其中k是1、...、K,其中K是天線元件之數量。天線元件402至416之角間距可為恆定θ k+1-θ k =△θ。
模擬器418中之一幾何頻道模型可被映射到OTA天線元件402至416上。模擬器418模擬來自基地台之傳輸輻射撞上叢集的情況。模
擬器418亦形成來自每一叢集之經反射及/或散射的光束且將叢集之離開功率和延遲適宜地分配給該至少一天線元件402至416。因此,天線元件402至416被控制以再現叢集之經反射及/或散射的光束。
通常一代表來自一叢集之一經反射及/或散射的光束之光束的角度與一天線元件402至416之一角θ k 的差會超過一閾值,此閾值舉例來說可為1°。然後此一光束可利用至少二個天線元件402至416傳送。
在一實施例中,一模擬叢集之功率可以天線角θ k 和一叢集角φ n 為基礎在兩天線元件之間分配。一天線元件k最接近一叢集角φ n 的角θ k 可依據以下數學式找出
其中min意指所有θ j 值當中該表現式之最小值,int意指分配之一整數(包含0)。k之值為。然後第二天線元件k+1可為具有一角θ k +△θ=θ k+1的天線元件。因此,所選天線元件可為經一叢集反射及/或散射之光束相對於DUT 400至少主要地位在其間的天線元件。
用於一叢集n之OTA天線的選擇可藉由選擇二個最接近AoA標稱角φ n 的θ k 值完成。該叢集n之功率視θ k 與φ n 間之角距離而定被分配在該二OTA天線之間。舉例來說,若φ n 剛好介於θ k 與θ k+1中間,則功率被分配成每一者50%。
每一天線元件402至416之權重w nk+l 可以下述方式計算
其中i是1或2,k是一最接近一叢集n之一角φ n 的天線元件的指數。叢集n至一天線元件k的功率P n 被乘以一權重致使P k +P k+1=P n 。
第10圖呈現一OTA室中之一AoA。線1000是一AoA向量且圓圈是圍繞DUT 400之OTA天線元件。
第11圖呈現第10圖天線元件之天線加權。曲線1100代表接收器所見天線元件光束。天線元件之二個權重1102、1104非零,而剩下的是零。
今假設有8個天線元件成一圓圈環繞一DUT,亦即K=8且△θ=45°,單一基地台天線,單一叢集,叢集功率2,AoA φ n =37°。用於天線元件402(天線k)之功率P k 變成
且用於天線元件404(天線k+1)之功率P k+1變成
第5圖例示由天線元件402、404用經計算的功率分配形成的光束500。送往不同天線元件的信號亦可為相對於彼此經移相致使一方向功率譜可被修改。該移相可為藉由用適當複係數加權基帶信號的方式進行,該等複係數設定該等信號之功率及相對延遲。該移相亦可為藉由使射頻信號相對於彼此延遲的方式進行。舉例來說,期望的延遲可為從一組數位延遲(例如數位式有限脈衝響應濾波器結構)適宜地選出。模擬的無線電頻道之不同路徑之不同光束可為在不同時間形成。模擬無線電頻道之一路徑之一光束可為在不同時間形成。模擬無線電頻道之不同路徑之複數個不同光束可為在一瞬間形成。
第6圖呈現一群600的天線元件。在一實施例中,天線包括至少一群600的天線元件6002、6004、6006、6008、6010。因此,舉例來說,取代天線元件402,可能不是僅有一個天線元件而是有多個元件6002、6004、6006、6008、6010。每一天線元件402至416舉例來說可包括五個元件。整體而言,取代一天線元件402至416,可能有一群600至少二個天線元件6002、6004、6006、6008、6010。
如果單一OTA天線元件被換成一群600的天線元件6002、6004、6006、6008、6010,則對於OTA天線元件的映射可能更簡單且更精確。假設一群包括G個天線元件6002、6004、6006、6008、6010。
每一天線群600中之待饋送元件6002、6004、6006、6008、6010的數量可為以一頻道模型抵達(每叢集)方位展開為基礎選擇。每一群可被單一個模擬器輸出埠饋送,且每一群之天線元件6002、6004、6006、6008、6010可用一切換網路620連接到該模擬器,該切換網路可包括至少一分離器、組合器、衰減器及/或移相器。在一實施例中,切換作業(亦即天線元件之選擇)可為所有群都相似且其係每次測量僅可進行一次。
以來自模擬器之信號為基礎,一光束控制器622可控制需要一群多少個天線元件用於一光束。整體而言,可使用不超過最大值之任意正整數個天線元件。
在一實施例中,可使用奇數個元件。舉例來說,在G=5的條件下選擇可為一個、三個或五個元件,視頻道模型之情況而定。若在頻道模型中有窄叢集,則以三個元件用於光束可能就夠了。若叢集較寬,則可以最大數量的元件用於光束。
群中天線元件之選擇可以數學式表示如下:
其中Z=G-2j且j是0、...、(G-3)/2,round意指捨入為此分配之一最接近整數值(最小值為1)。
頻道模型對一OTA天線的映射可藉由施用以下規則進行。視叢集之標稱方向而定,將該等叢集之每一者設定給適當的模擬器頻道及OTA天線元件。用於一叢集n之OTA天線元件的選擇可藉由針對一叢集之一標稱AoA φ n 取最接近的OTA天線群中心θ k 完成。由一開關622選擇一群內之天線元件數量,例如Z’。
第7圖呈現一被天線元件群600至614包圍之DUT 400。
在此實例中,每一群600至614具有三個天線元件。一光束700可利用一群602形成。藉由八群及每一群中有五個元件,一完整圓圈可被均勻定位的天線元件覆蓋。若一叢集極寬需要一非常寬的光束,例如寬於△θ,則該叢集可被映射至超過一群的天線。
亦可利用多群形成一光束。該等群可以與關於等式(4)和(5)用於選擇二個天線元件所述相同的方式施用。然後,取代選擇二個天線元件,可選擇二群天線元件用於一光束。在第7圖中,光束700可為利用群600和602形成。
在一實施例中,可將固定的權重施用於天線元件,致使例如Gaussian或Laplacian造型叢集功率方位角譜可被複製。
使用至少二個天線元件的接收係以一對應方式進行。因此,該方法可應用於上行鏈和下行鏈二者。今假設天線元件402至416正在從DUT 400接收信號。被至少二天線元件402至416接收的信號可於模擬器418中組合以形成一模擬無線電頻道之一路徑之一信號之一接收光束。此組合作業可包括利用在等式(4)和(5)中計算之權重w nk+1加權來自該二天線元件或天線元件群之功率。此外,光束之形狀及方向可利用複係數或另一種移相加權。
這些實施例可應用於3GPP(第三代合作計畫)LTE(長期發展)、WiMAX(全球微波存取交互運作)、Wi-Fi及/或WCDMA(寬頻分碼多重存取)。在亦為一種可能應用的MIMO(多進多出)中,信號係以一相對於當前實施例不同的方式分配給天線元件。第8圖示出一MIMO組態,其具有二個傳輸天線元件800、802及二個接收天線元件804、806。有二個延遲抽頭808、810代表模擬器812之延遲元件814至820中之不同路徑。來自每一傳輸天線800、802的信號饋送給延遲元件814至820用相同延遲(抽頭808、810)延遲該等信號。用兩延遲(抽頭808、810)延遲之延遲元件814和820的輸出經組合送到天線元件806。對應地,亦用兩延遲(延遲抽頭808、810)延遲之延遲元件816和818的輸出經組合送到天線元件804。
第9圖示出一當前實施例之一實例。同樣在此實例中在OTA
測試之一消聲室922中具有複數個天線元件之二個傳輸天線元件900、902及二個接收天線元件904、906。有二個延遲抽頭908、910代表模擬器912之延遲元件914至920中之不同路徑。一來自傳輸天線900的信號饋送給延遲元件914、916。延遲元件914用一對應於延遲抽頭908的延遲量延遲該信號,且延遲元件916用一對應於延遲抽頭910的延遲量延遲該信號。
一來自傳輸天線902的信號饋送給延遲元件918、920。延遲元件918用一對應於延遲抽頭910的延遲量延遲該信號,且延遲元件920用一對應於延遲抽頭908的延遲量延遲該信號。用相同延遲(延遲抽頭908)延遲之延遲元件914和920的輸出經組合送到天線元件906。對應地,用相同延遲(延遲抽頭910)延遲之延遲元件916和918的輸出經組合送到天線元件904。因此,若不同天線元件904、906代表一不同AoA則不同的延遲抽頭會被送到不同的天線元件904、906。
一OTA室內之空間效應的產生令人想到以正弦函數總和為基礎的頻道型塑。用於時空頻道模型之參數計算的技術(被稱為LP-norm法)可針對OTA頻道型塑修改。為了準確的空間關聯性型塑,一價值函數譬如L2-normEρ(g1,g2,...,gK)可被最佳化
其中ρ(△ m ,φ 0σ φ )是在天線元件之一分隔△ m 上的理論空間交互關聯性,φ 0是一標稱AoA,σ φ 是一展開角,且(△ m )是用OTA天線元件獲得之一空間關聯性。其目的是藉由相對於天線元件之權重最小化上述價值函數的方式決定OTA天線元件之權重g k 。另一選擇,此最佳化可為藉由一梯度法、一半空間法或類似方法進行。
Laplacian造型PAS之理論交互關聯性函數被定義為:
實務上,其可係為截短Laplacian PAS或藉由離散逼近計算。用OTA天線
元件獲得之空間關聯性可被定義為:
以空間天線之八個OTA元件的解,可選擇K’=3,θ k {0°,45°,90°,135°,180°,225°,270°,315°,360°}且g k 可為有限致使g k [0,1]。△ m 之一實際值為0.6且M約為50。最佳化可為藉由在K’維空間中施用二進制搜尋以數值方式進行,因為等式(8)係一凸函數。採用二進制搜尋,僅需約log2 L K'=K'log2 L次迭代(亦即等式(8)之計算值),其中L是g k [0,1]之點數量。舉例來說若L=1000且K’=3,僅需30次迭代。使用這些參數,一強力法會需要等式(8)之10003=109個解。
等式(8)可藉由施用(9)和(10)且利用數值最佳化法譬如梯度法及半空間法計算。此時該等式被展開成更具分析性的形式。為了簡化標記,吾人將權重表示為一向量G=(g1,g2,...,gK) (11)且將相位項之集合表示為向量A m =(a m1,a m2,...,a mK')=(exp(-j2π△ m sin θ1),exp(-j2π△ m sin θ2),...,exp(-j2π△ m sin θ K'))(12)且將理論交互關聯性表示為一純量ρ m =ρ(△ m ,φ 0,σ φ ) (13)
此時E ρ 可藉由解出梯度為0而最小化
其中u k 是第k個單位基礎向量。上述梯度等式可被處理成一組K’個等式,
其可就權重g k 求解
等式(15)代表等式之一分析集合,亦即使梯度(14)為零。
為準確關聯性型塑,等式(10)和(11)中之標稱抵達角φ 0可被捨入成最接近OTA天線元件方向。然後可對稱地圍繞天線ki選擇K’個OTA天線元件(奇數個天線)。依經驗法則,數量K’應小於180°。舉例來說,若K’=3且△θ=45°,可為等式(10)設定天線元件角度=-45°、=0°及=45°。此時可藉由最小化方程式(8)決定係數{-1,,+1}。其他係數gk等於零。最後,用於一叢集n和一天線元件k的權重w n,k 可被寫成
其中係數gk係就每一叢集n單獨決定。
第12圖呈現三個天線元件之理論空間關聯性1200及具有45。間距之8個OTA天線元件之35° Laplacian PAS之理想空間關聯性之一實例。
在一OTA室中,天線元件的位置係固定的。當型塑任意抵達角(AoA)時,OTA天線之間的方向必須被內插。此可藉由使用未經任何捨入之實際標稱抵達角φ 0最小化等式(6)之norm的方式完成。其他程序如上所述。
在第13圖和第14圖之實例中,天線元件之權重係由一聯合最佳化決定。第13圖呈現天線元件之權重1302、1304、1306、1308和1310以及所得PAS 1300。第14圖呈現三個天線元件之理論空間關聯性1400以及理想空間關聯性1402。該實例涉及Rx上之一雙元件ULA、具備45°間距之8個OTA天線、AoA=100°。目標AoA為100°且0.5波長分隔條件下之
目標交互關聯性|ρ|=0.2476。一所得關聯性矩陣Rrx_abs示於下且第4圖a)中所得PAS最大值為101°。
在無線電頻道模擬中,頻道脈衝響應被送往模擬器且與傳輸信號捲積。在傳統模擬中,不同MIMO頻道(Tx/Rx天線對)之脈衝響應具有相同功率延遲分佈及抽頭數量。用於OTA環境之型塑係不同。頻道脈衝響應可基於叢集(抽頭)之AoA資訊針對不同OTA天線元件拆解及重組。SCM模型之一實現實例之六個叢集1500、1502、1504、1506、1508及1510的原始PDP(功率延遲分佈)例示於第15圖。OTA模擬案例中之八個頻道的延遲抽頭映射繪於第16圖。有六個各自具有一不同延遲量的叢集。
除了抽頭用功率加權映射至OTA天線,原始減弱信號亦必須藉由一都普勒偏移修改。此為獲得期望關聯性和AoA效果所必需。在每一幾何頻道模型中,可假設一移動中的行動終端。終端運動係用一具備移動角θ v 之特定方向的速度向量描述。
若平面波具有一天線元件k之方向θ k 而非方向φ n ,等式(2)可被寫成:
此時,一都普勒修正項導致一OTA天線元件k和一叢集n為C k,n =υ k -υ n (18)
最後,除了功率加權,一OTA天線元件k發射之叢集n的都普勒頻譜可藉由頻移方式偏移
其中H s,n (t,τ)是一得自等式(1)的頻道係數。
OTA頻道型塑之準確度亦可被納入考量。第17圖呈現一種
情況,其中DUT空間解析度是24°,OTA天線元件之數量為8,天線元件之間距為45°。OTA天線元件用圓圈標示。參考數字1700係指一AoA向量且參考數字1702係指一速度向量。
第18圖呈現在第17圖所示情況中接收器看到的PAS 1800。圓圈1802標出天線元件之相對功率。PAS 1800有二個尖峰且此係不符期望。
第19圖呈現一種情況,其中DUT空間解析度是24°,OTA天線元件之數量為16,天線元件之間距為22.5°。OTA天線元件用圓圈標示。參考數字1900係指AoA向量且參考數字1902係指一速度向量。
第20圖呈現在第19圖所示情況中接收器看到的PAS 2000。圓圈2002標出天線元件之相對功率。PAS 2000僅有一個尖峰且此係符合期望。DUT天線陣列大小決定空間解析度。1/2 ULA之經驗法則解析度為96°/# DUT天線。舉例來說,雙天線ULA得到48° AoA且四天線ULA得到24° AoA。因此,OTA天線元件間之間距最好小於DUT之空間解析度。
當Laplacian造型PAS及35°均方根方位角展開,有可能用一OTA室之八個天線元件控制單波長大小的陣列及用一OTA室之十六個天線元件控制雙波長大小的陣列。
用於叢集PAS型塑之OTA天線的數量決定多大的DUT陣列大小能有準確的關聯性。DUT之大小應是小的,但OTA中之天線元件越多,DUT得有越大的尺寸。
第21圖呈現具有五個傳輸天線元件的PAS 2100及具備三個傳輸天線元件的PAS 2102。
包括OTA之天線元件之都普勒和可行關聯性以及頻道功率延遲分佈的減弱可被包含在頻道係數中。
頻道係數可由等式(18)之一修改版本產生
若OTA室具有雙性偏振天線元件,頻道係數方程式可分別就V和H偏振寫出:
其中和分別為天線元件之V(垂直)和H(水平)偏振之場型。相位項等是隨機初始相位[0,2π]且K n,m 是交叉偏振功率比。
請注意都普勒頻率υ n,m 仍係基於AoA角決定。結果係一具有矩陣係數H n (t,τ)的離散脈衝響應。H n (t,τ)之維度在單一偏振的案例中為1×S且在雙重偏振的案例中為2×S,其中S是OTA天線元件之數量。此步驟可由一幾何頻道模型譬如SCME或WINNER模型之一Matlab應用方式完成。
接下來,可進行取決於一叢集標稱方向和一叢集展開角之叢集n對正確模擬器頻道的映射。所選方法可取決於是否準確AoA(參照等式(5))、準確空間關聯性(參照等式(16))或二者之平衡組合(參照第14圖及其解釋)被強調。該等方法係就單一偏振的案例敘述,然亦可應用於雙重偏振案例。僅有的差異為在雙重偏振案例中,得自等式(21)和(22)的V(垂直)和H(水平)偏振頻道脈衝響應可分別映射至V和H偏振OTA天線元件。
第22圖呈現一具有八個等間距雙重偏振OTA室天線元件2202、2204、2206、2208、2210、2212、2214、2216之OTA室天線組態。在第22圖中,V偏振元件實際上與紙面(方位角平面)正交。
第23圖呈現一方法流程圖。在步驟2300中,最佳化一理論空間交互關聯性與利用天線元件獲得之空間關聯性的價值函數以決定天線元件之權重。在步驟2302中,基於該等權重,在一消聲室內利用耦接於一模擬器之複數個天線元件的至少二個天線元件形成一模擬無線電頻道之至少一路徑之一信號之一光束。
第24圖呈現一方法流程圖。在步驟2400中,最佳化一理論空間交互關聯性與利用天線元件獲得之空間關聯性的價值函數以決定天線
元件之權重。在步驟2402中,基於該等權重,在一消聲室內利用耦接於一模擬器之複數個天線元件的至少二個天線元件形成一模擬無線電頻道之至少一路徑之一信號之一光束,該至少二個天線元件以一已知方式偏振該光束。
該等實施例舉例來說可用ASIC或VLSI電路(特殊應用積體電路、超大型積體電路)施行。另一選擇或除此之外,方法步驟之實施例可被施行為一電腦程式,其包括用於執行一電腦程序以透過一模擬器之一模擬無線電頻道與一受測電子裝置通信的指令。該模擬器可以電子電路及/或電腦程式為基礎控制天線元件之使用及消聲室中光束之形成。
該電腦程式可被儲存在一可由電腦或處理器讀取之電腦程式散佈媒體上。該電腦程式媒體舉例來說可為但不限於一電的、磁的、光學的、紅外線或半導體系統、裝置或傳輸媒體。該電腦程式媒體可包含下列媒體之至少一者:電腦可讀取媒體,程式儲存媒體,記錄媒體,電腦可讀取記憶體,隨機存取記憶體,可抹除可程式唯讀記憶體,電腦可讀取軟體散佈包,電腦可讀取信號,電腦可讀取電信信號,電腦可讀取印刷物,及電腦可讀取壓縮軟體包。
即便以上已參照依據隨附圖式之一實例說明本發明,明顯可知本發明不侷限於此而是可在隨附申請專利範圍項的範圍以內以多種方式修改。
400‧‧‧電子裝置
402、404、406、408、410、412、414、416‧‧‧天線元件
418‧‧‧模擬器
Claims (4)
- 一種透過一模擬器(418)之一模擬無線電頻道與一受測電子裝置(400)通信的方法,其特徵為最佳化(2300)一理論空間交互關聯性與利用天線元件(402至416、6002至6010)獲得之一空間關聯性的一價值函數,以判斷該等天線元件(402至416、6002至6010)之權重,及基於該等權重,形成(2302)一模擬無線電頻道之至少一路徑之一信號之一光束(500、700),使得每一路徑係利用在一消聲室內耦接於一模擬器(418)的複數個天線元件(402至416、6002至6010)之至少二個天線元件(402至416、6002至6010)而形成。
- 一種透過一模擬器(418)之一模擬無線電頻道與一受測電子裝置(400)通信的方法,其特徵為最佳化(2400)一理論空間交互關聯性與利用天線元件(2202至2216)獲得之一空間關聯性的一價值函數,以判斷該等天線元件(2202至2216)之權重,及基於該等權重,形成(2402)一模擬無線電頻道之至少一路徑之一信號之一光束(500、700),使得每一路徑係利用在一消聲室內耦接於一模擬器(418)的複數個天線元件(2202至2216)之至少二個天線元件(2202至2216)而形成,該至少二個天線元件(2202至2216)以一已知方式偏振該光束(500、700)。
- 一種透過一模擬器(418)之一模擬無線電頻道與一受測電子裝置(400)通信的測試系統,其特徵為用以 最佳化一理論空間交互關聯性與利用天線元件獲得之一空間關聯性的一價值函數,以判斷該等天線元件之權重,及基於該等權重,形成一模擬無線電頻道之至少一路徑之一信號之一光束(500、700),使得每一路徑係利用在一消聲室內耦接於一模擬器(418)的複數個天線元件(402至416、6002至6010)之至少二個天線元件(402至416、6002至6010)而形成。
- 一種透過一模擬器(418)之一模擬無線電頻道與一受測電子裝置(400)通信的測試系統,其特徵為用以最佳化一理論空間交互關聯性與利用天線元件(2202至2216)獲得之一空間關聯性的一價值函數以判斷該等天線元件(2202至2216)之權重,及基於該等權重,形成一模擬無線電頻道之至少一路徑之一信號之一光束(500、700),使得每一路徑係利用在一消聲室內耦接於一模擬器(418)的複數個天線元件(2202至2216)之至少二個天線元件(2202至2216)而形成,該至少二個天線元件(2202至2216)以一已知方式偏振該光束(500、700)。
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